(57)【要約】【課題】画像流れの原因となる付着物を除去しやすくすることで、終日通電方式の感光体ヒーターに頼らずに画像流れを防止し、夜間待機電力を低減するとともに、クリーニング時のトナー融着やトナー擦り抜けといったクリーニング不良を防止し、長期に渡って良好な画像形成を維持できるa-Ｓi感光体を提供することにある。【解決手段】a-Ｓi感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaの大小を、母線方向に交互に形成したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上に少なくともアモルファスシリコン系の光導電層を形成した電子写真感光体において、該感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaの大小を、母線方向に交互に形成したことを特徴とする電子写真感光体。
【請求項２】
前記感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaの大小を、10μｍ以上200μｍ以下の間隔で、母線方向に交互に形成したことを特徴とする請求項１に記載の電子写真感光体。
【請求項３】
前記感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaの大小を、80μｍ以上150μｍ以下の間隔で、母線方向に交互に形成したことを特徴とする請求項１に記載の電子写真感光体。
【請求項４】
前記感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaを、５nｍ以上100nｍ以下の範囲とし、さらにＲaの最小値を５nｍ以上20nｍ以下、Ｒaの最大値を30nｍ以上100nｍ以下になるように形成したことを特徴とする請求項１乃至３に記載の電子写真感光体。
【請求項５】
前記感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaを、５nｍ以上20nｍ以下の領域が全体の20％以上、且つ30nｍ以上100nｍ以下の領域が全体の20％以上の面積比率になるように形成したことを特徴とする請求項１乃至４に記載の電子写真感光体。
【請求項６】
前記感光体において、該支持体の表面形状が母線方向に山と谷から成るうねりを有し、前記感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaを、該支持体の山と谷に合わせて交互に形成し、Ｒaの最小値が該支持体の山部、Ｒaの最大値が該支持体の谷部に存在するように形成したことを特徴とする請求項１乃至５に記載の電子写真感光体。
【請求項７】
前記感光体表面に研磨処理を施し、該感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaの大小を、母線方向に交互に形成したことを特徴とする請求項１乃至６に記載の電子写真感光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファックスなどの電子写真プロセスを利用した画像形成装置に適用可能な、アモルファスシリコン系の光導電層を形成した電子写真感光体(以下、a-Ｓi感光体)に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、a-Ｓi感光体には、クリーニング性の向上や高湿環境下での画像流れの防止を目的として、感光体表面の微細形状を規定したものが提案されている。
【０００３】
中でも、10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaが15nｍ以上100nｍ以下であることを規定したものがある(例えば、特許文献１参照。)。
【０００４】
また、10μｍ×10μｍの範囲における光導電層表面側界面の中心線平均粗さＲa1と表面層最表面の中心線平均粗さＲa2の比を規定し、感光体表面に研磨処理を施したものがある。
【特許文献１】特開2001-330978号公報
【特許文献２】特開2001-281896号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例では感光体母線方向の表面粗さＲaの分布までは制御していないため、以下のような課題があった。
【０００６】
a-Ｓi感光体を用いた画像形成装置においては、とくに高湿環境下で感光体表面の付着物が原因となって感光体表面が低抵抗化し、印刷画像に濃度低下やボケが生じる画像流れと呼ばれる画像欠陥が生じやすい問題があった。感光体表面の付着物としては、トナー、記録材として使用される紙から発生する微細な紙粉、これから析出する有機質成分、装置内の高圧部材の存在に起因して発生するコロナ生成物などが挙げられる。これらの付着物が、とくに高湿環境下で水分と反応して感光体表面を低抵抗化し、鮮明な静電潜像の形成を妨げ、画質の劣化を招く一因になっていた。
【０００７】
a-Ｓi感光体において、これらの付着物が画像流れを引き起こし易いのは、a-Ｓi感光体表面が有機系感光体と比べて非常に高硬度であるため、感光体自身の磨耗によって付着物が除去されることがほとんどないためである。そのため、画像流れの防止策として、終日通電方式の感光体ヒーターを設けて感光体表面の吸湿を抑止する方法が、一般的に多く用いられてきた。
【０００８】
しかしながら、近年、こうした画像形成装置に対しても、ブルーエンジェルやエナジースタープログラムに見られるように、省エネによる環境適応性の向上が社会的要請として希求されている。そこで、待機電力が必要な、前述のような終日通電方式の感光体ヒーターを用いることなく、a-Ｓi感光体の画像流れに対応する技術が求められている。
【０００９】
そこで、本出願に係る第１の発明の目的は、画像流れの原因となる付着物を除去しやすくすることで、終日通電方式の感光体ヒーターに頼らずに画像流れを防止し、夜間待機電力を低減可能なa-Ｓi感光体を提供することにある。
【００１０】
さらに、本出願に係る第２の発明の目的は、画像流れを防止すると同時に、トナー融着やクリーニング時のトナー擦り抜けといったクリーニング不良を防止し、長期に渡って良好な画像形成を維持できるa-Ｓi感光体を提供することにある。
【００１１】
さらに、本出願に係る第３の発明の目的は、感光体特性及び生産性を低下させることなく、本発明の効果を容易に得ることができるa-Ｓi感光体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、a-Ｓi感光体において、感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaの大小を、母線方向に交互に形成したことを特徴とする。
【００１３】
本発明者らは、Ｒaの大小を母線方向に交互に形成したことにより、夜間の感光体ヒーターをＯＦＦにしたときに画像流れが良化したメカニズムを以下のように推察している。
【００１４】
高温・高湿環境下において、夜間感光体ヒーターＯＦＦの条件では、夜間放置中に水分が感光体表面に吸着し、コロナ生成物などの付着物と反応して表面を低抵抗化するため、画像流れが引き起こされ易い表面状態が形成されている。そこで、朝一のスタート時の画像流れを抑制するためには、電源投入後のウォームアップの間に、感光体表面の水分及び付着物を速やかに除去しなければならない。
【００１５】
そこで、Ｒaの大小を母線方向に交互に形成したことにより、メカニズムは定かではないが、クリーナーを構成する弾性ローラー及びクリーニングブレードと感光体表面の相互作用による付着物除去効果が促進され、画像流れが良化したものと推察している。
【００１６】
さらに、Ｒaの大小を母線方向に交互に形成する間隔を制御することで、付着物除去効果がより促進され、画像流れがさらに良化したものと推察している。
【００１７】
また、本発明者らは、Ｒaの最大値及び最小値により、トナー融着及びトナー擦り抜けといったクリーニング不良が良化したメカニズムを以下のように推察している。
【００１８】
とくに印字率を下げたテストパターンにより通紙耐久を行った場合、クリーナーへのトナーの供給が不足してしまい、その結果、クリーナー内のとくに弾性ローラー上のトナーと外添剤の分布に偏りが生じ、感光体に対する摺擦効果が充分に得られなくなる場合がある。この摺擦効果の低下は、低温・低湿環境下において顕著に表れ易い。
【００１９】
そこで、Ｒaの大小を母線方向に交互に形成し、さらに、Ｒaの最大値及び最小値を適正な値に制御したことで、クリーナーを構成する弾性ローラー及びクリーニングブレードによる感光体に対する摺擦効果が充分に発揮され、トナー融着及びトナー擦り抜けといったクリーニング不良が良化したものと推察している。
【００２０】
また、Ｒa大小の面積比率により、トナー融着及びトナー擦り抜けといったクリーニング不良が良化したメカニズムについては、Ｒa大小の領域が各々ある一定以上の面積比率を持って存在した場合に、クリーナーを構成する弾性ローラー及びクリーニングブレードによる感光体に対する摺擦効果が向上するためと、本発明者らは推察している。
【００２１】
さらに、Ｒaの大小を支持体の山と谷に合わせて母線方向に交互に形成し、Ｒaの最小値が支持体の山部、Ｒaの最大値が支持体の谷部に存在するように形成したことにより、夜間の感光体ヒーターをＯＦＦにしたときに画像流れが良化したメカニズムについては、感光体表面の山と谷から成るうねり及びＲaの大小と、クリーナーを構成する弾性ローラー及びクリーニングブレードの相乗作用により、付着物除去効果がより促進され、画像流れがより顕著に良化したものと、本発明者らは推察している。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本出願に係る第１の発明によれば、終日通電方式の感光体ヒーターに頼らずに画像流れを防止可能なa-Ｓi感光体を提供することができ、従来技術と比較して夜間の待機電力を大幅に低減することができる。さらに、同時にクリーニング時のトナー融着やトナー擦り抜けといったクリーニング不良を防止し、長期に渡って良好な画像形成を維持できる感光体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
「本発明に係わるa-Ｓi感光体」
最初に、一般的なa-Ｓi感光体の構成について説明する。図３は、本発明に係わるa-Ｓi感光体の層構成を模式的に示す概略断面図である。
【００２５】
図３(a)に示す電子写真感光体100は、導電性基体101の上に、光受容層102が設けられている。光受容層102は導電性基体101の側から順にa-Ｓi系下部電荷注入阻止層105と、a-Ｓi:Ｈまたはa-Ｓi:(Ｈ,Ｘ)から成り光導電性を有する光導電層103と、a-ＳiＣ系表面層104とから構成されている。
【００２６】
図３(b)に示す電子写真感光体100は、同じく導電性基体101の上に、光受容層102である、下部電荷注入阻止層105と光導電層103と表面層104が順に設けられている。さらに、光導電層103は第１の層領域1031と第２の層領域1032とから構成され、機能分離が成されている。また、光導電層103と表面層104の界面を連続的に変化させ界面反射を抑制する界面制御が成されている。
【００２７】
図３(c)に示す電子写真感光体100は、同じく導電性基体101の上に、光受容層102である、下部電荷注入阻止層105と光導電層103とa-ＳiＣ系上部電荷注入阻止層106と表面層104が順に設けられている。さらに、光導電層103と上部電荷注入阻止層106、及び上部電荷注入阻止層106と表面層104の界面を連続的に変化させ界面反射を抑制する界面制御が成されている。
【００２８】
なお、これらの各層に含有させる不純物原子を、周期表第13族に属する原子(以後第13族原子と略記する)や、周期表第15族に属する原子(以後第15族原子と略記する)などのうちから選択することにより、正帯電や負帯電などの帯電極性の制御が可能となる。
【００２９】
また、表面層104を、必要に応じて水素原子及びハロゲン原子を含有させたa-ＳiＣ(Ｈ,Ｘ)、シリコン原子を母体とし窒素原子と必要に応じて水素原子及びハロゲン原子を含有させたa-ＳiＮ(Ｈ,Ｘ)、炭素原子を母体とし必要に応じて水素原子及びハロゲン原子を含有させたa-Ｃ(Ｈ,Ｘ)等、により形成してもよい。
【００３０】
以下、a-Ｓi感光体を構成する導電性基体及び各機能層について、さらに詳細に説明する。
【００３１】
＜導電性基体＞
本発明において使用される導電性基体の材料としては、Ａl、Ｃr、Ｍo、Ａu、In、Ｎb、Ｔe、Ｖ、Ｔi、Ｐt、Ｐd、Ｆe等の金属、及びこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。
【００３２】
また、基体の材料として、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性材料を用いて、基体の少なくとも光受容層を作製する側の表面を導電処理し、導電性基体として用いることができる。
【００３３】
使用される導電性基体の形状は平滑表面あるいは微小な凹凸表面を有する円筒型または無端ベルト型とすることができ、その厚さは、所望通りの電子写真感光体を形成し得るように適宜決定する。電子写真感光体としての可撓性が要求される場合には、導電性基体としての機能が十分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかしながら、導電性基体は、製造上及び取り扱い上、機械的強度等の点から、通常10μｍ以上とすることが好ましい。
【００３４】
＜光導電層＞
導電性基体上に形成され、光受容層の少なくとも一部を構成する光導電層は、例えば真空堆積層形成方法によって、所望の特性が得られるように適宜成膜パラメーターの数値条件が設定され、また、使用される原料ガスなどが選択されて作製される。具体的には、グロー放電法(低周波ＣＶＤ法、高周波ＣＶＤ法またはマイクロ波ＣＶＤ法等の交流放電ＣＶＤ法、あるいは直流放電ＣＶＤ法等)、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などの種々の薄膜堆積法によって作製することができる。
【００３５】
これらの薄膜堆積法は、製造条件、設備資本投資下の負荷程度、製造規模、作製される電子写真感光体に所望される特性等の要因によって適宜選択されて採用されるが、所望の特性を有する電子写真感光体を製造するに当たっての条件の制御が比較的容易であることから、高周波グロー放電法が好適である。
【００３６】
グロー放電法によって光導電層を形成するには、基本的にはシリコン原子(Ｓi)を供給し得るＳi供給用の原料ガスと、水素原子(Ｈ)を供給し得るＨ供給用の原料ガスと、必要に応じてハロゲン原子(Ｘ)を供給し得るＸ供給用の原料ガスとを、内部が減圧にし得る反応容器内に所望のガス状態で導入して、反応容器内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に設置されてある所定の導電性基体上にa-Ｓi:Ｈ又はa-Ｓi:(Ｈ,Ｘ)からなる層を形成すればよい。
【００３７】
光導電層中の水素原子、更に必要に応じて添加されるハロゲン原子は、層中のシリコン原子の未結合手を補償し、層品質を向上、特に光導電性および電荷保持特性を向上させる。水素原子の含有量、またはハロゲン原子が添加されている場合は、水素原子およびハロゲン原子の含有量の和は、構成原子の総量に対して、好ましくは１〜40原子％とされる。
【００３８】
Ｓi供給用ガスとなり得る物質としては、ＳiＨ4、Ｓi2Ｈ6、Ｓi3Ｈ8、Ｓi4Ｈ10等のガス状物質、またはガス化し得る水素化ケイ素(シラン類)が有効に使用されるものとして挙げられ、さらに層作製時の取り扱い易さ、Ｓi供給効率の良さ等の点でＳiＨ4、Ｓi2Ｈ6が好ましいものとして挙げられる。
【００３９】
形成される光導電層中に水素原子を構造的に導入し、水素原子の導入割合の制御をはかるように、これらのガスにさらにＨ2、Ｈe、水素原子を含むケイ素化合物のガス等を所望量混合した雰囲気で層形成する場合もある。また、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で複数種混合しても差し支えない。
【００４０】
ハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効なのは、たとえばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハロゲンをふくむハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等のガス状物質、またはガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられる。また、さらにはシリコン原子とハロゲン原子とを構成要素とするガス状物質、またはガス化し得るハロゲン原子を含む水素化ケイ素化合物も有効なものとして挙げることができる。具体的には、フッ素ガス(Ｆ2)や、ＢrＦ、ＣlＦ、ＣlＦ3、ＢrＦ3、ＢrＦ5、IＦ3、IＦ7等のハロゲン化合物を挙げることができる。ハロゲン原子を含むケイ素化合物、いわゆるハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体的には、たとえばＳiＦ4、Ｓi2Ｆ6等のフッ化ケイ素が好ましいものとして挙げることができる。
【００４１】
さらに本発明においては、光導電層に必要に応じて伝導性を制御する原子を含有させることが好ましい。伝導性を制御する原子は、光導電層中に均一に分布した状態で含有させても良いし、層厚方向に不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。
【００４２】
さらに本発明においては、光導電層の第１、第２の層領域で伝導性を制御する原子の含有量を変化させることにより、機能分離を成すことができる。特に、層厚方向に不均一な分布状態で含有させる場合には、導電性基体側から表面層側に向けて減少した分布状態とすることが好ましく、第１の層領域に比べて第２の層領域の含有量が少なくなるような分布状態で含有させることがより好ましい。また、第２の層領域においてのみ表面側に向けて層厚方向での含有量が少なくなるような分布状態で含有させることも有効である。
【００４３】
伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物原子を挙げることができ、第13族原子や、第15族原子を用いることができる。
【００４４】
具体的には、第13族原子としては、ホウ素(Ｂ)、アルミニウム(Ａl)、ガリウム(Ｇa)、インジウム(In)、タリウム(Ｔl)等があり、特にＢ、Ａl、Ｇaが好適である。また、第15族原子としては、リン(Ｐ)、ヒ素(Ａs)、アンチモン(Ｓb)、ビスマス(Ｂi)等があり、特にＰ、Ａsが好適である。
【００４５】
光導電層に含有される伝導性を制御する原子の含有量としては、好ましくは５×1014〜５×1018原子/cｍ3、より好ましくは１×1015〜１×1018原子/cｍ3、最適には５×1015〜５×1017原子/cｍ3とされるのが望ましい。
【００４６】
伝導性を制御する原子を構造的に導入するには、層形成の際に、伝導性を制御する原子供給用ガスの原料物質をガス状態で反応容器中に、光導電層を形成するための他のガスとともに導入してやればよい。伝導性を制御する原子供給用ガスの原料物質となり得るものとしては、常温常圧でガス状物質、または、少なくとも層形成条件下で容易にガス化し得るものが採用されるのが望ましい。
【００４７】
そのような第13族原子導入用の原料物質として具体的には、ホウ素原子導入用としては、Ｂ2Ｈ6、Ｂ4Ｈ10、Ｂ5Ｈ9、Ｂ5Ｈ11、Ｂ6Ｈ10、Ｂ6Ｈ12、Ｂ6Ｈ14等の水素化ホウ素、ＢＦ3、ＢＣl3、ＢＢr3等のハロゲン化ホウ素等が挙げられる。この他、ＡlＣl3、ＧaＣl3、Ｇa(ＣＨ3)3、InＣl3、ＴlＣl3等も挙げることができる。また、第15族原子導入用の原料物質として具体的には、リン原子導入用としては、ＰＨ3、Ｐ2Ｈ4等の水素化リン、ＰＦ3、ＰＣl3等のハロゲン化リン等が挙げられる。この他、ＡsＨ3、ＡsＦ3、ＡsＦ5、ＡsＣl3、ＳbＨ3、ＳbＦ5、ＢiＨ3等も挙げることができる。
【００４８】
また、これらの伝導性を制御する原子導入用の原料物質を必要に応じてＨ2及び/又はＨeにより希釈して使用してもよい。
【００４９】
本発明において、光導電層の層厚は所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは10〜50μｍ、より好ましくは20〜45μｍ、最適には25〜40μｍとされるのが望ましい。層厚が10μｍより薄くなると、帯電能や感度等の電子写真特性が実用上不充分となる場合があり、50μｍより厚くなると、光導電層の作製時間が長くなって製造コストが高くなる場合がある。
【００５０】
また、本発明において、光導電層の第２の層領域の膜厚は、0.5μｍ以上15μｍ以下とすることが望ましい。
【００５１】
第２の層領域の膜厚が0.5μｍより薄いと、レーザーやＬＥＤの光吸収量が小さくなって、第１の層領域の深い部分まで光が到達し、ゴーストレベルや感度の直線性が低下する場合がある。また、15μｍより厚くなると、残留電位や暗減衰が大きくなるとともに感度が低下する場合がある。
【００５２】
以上に述べた光導電層を形成するには、Ｓi供給用のガスと希釈ガスとの混合比、反応容器内のガス圧、放電電力ならびに導電性基体温度を適宜設定することが必要である。
【００５３】
希釈ガスとして使用するＨ2及び/又はＨeの流量は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、Ｓi供給用ガスに対しＨ2及び/又はＨeを、通常の場合0.5〜20容量倍、好ましくは１〜15容量倍、最適には１〜10容量倍の範囲に制御することが望ましい。
【００５４】
反応容器内のガス圧も同様に層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、好ましくは１×10-2〜１×103Ｐa、より好ましくは５×10-2〜５×102Ｐa、最適には１×10-1〜１×102Ｐaとされる。
【００５５】
放電電力もまた同様に層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、Ｓi供給用のガスの流量[ｍl/ｍin(norｍal)]に対する放電電力[Ｗ]の比を、0.5〜20、好ましくは１〜12の範囲に設定することが望ましい。
【００５６】
さらに、導電性基体の温度は、層設計にしたがって適宜最適範囲が選択されるが、通常の場合、好ましくは150〜350℃、より好ましくは160〜320℃、最適には180〜300℃とするのが望ましい。
【００５７】
光導電層を形成するための導電性基体温度、ガス圧の望ましい数値範囲として前記した範囲が挙げられるが、条件は通常は独立的に別々に決められるものではなく、所望の特性を有する電子写真感光体を形成すべく相互的かつ有機的関連性に基づいて最適値を決めるのが望ましい。
【００５８】
＜表面層＞
本発明においては、導電性基体上に形成された光導電層の上に、a-Ｓi系の表面層を形成することができる。この表面層は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
【００５９】
また、光受容層を構成する光導電層と表面層とを形成する非晶質材料の各々がシリコン原子という共通の構成要素を有しているので、積層界面において化学的な安定性の確保が十分成されている。
【００６０】
表面層は、a-Ｓi系のいずれの材質でも可能であるが、例えば、水素原子(Ｈ)および/またはハロゲン原子(Ｘ)を含有し、さらに炭素原子を含有するa-Ｓi(a-ＳiＣ:(Ｈ,Ｘ)とも表記する)、水素原子(Ｈ)および/またはハロゲン原子(Ｘ)を含有し、さらに窒素原子を含有するa-Ｓi(a-ＳiＮ:(Ｈ,Ｘ)とも表記する)等の材料が好適に用いられる。また、炭素原子を母体とし、水素原子(Ｈ)および/またはハロゲン原子(Ｘ)を含有するa-Ｃ(a-Ｃ:(Ｈ,Ｘ)とも表記する)等の材料も好適に用いられる。
【００６１】
表面層の層厚としては、好ましくは0.01〜３μｍ、より好ましくは0.05〜２μｍ、さらに好ましくは0.1〜１μｍとされる。層厚が0.01μｍより薄いと、電子写真感光体を使用中に磨耗等の理由により表面層が失われる場合があり、３μｍを越えると残留電位が増加し、電子写真特性が低下する場合がある。
【００６２】
さらに、光導電層と表面層の間に電荷注入阻止の機能を備えており、炭素原子、酸素原子または窒素原子の中から選択される１つ以上の原子の含有量を表面層より減らした下部表面層を設けることも帯電能等の特性をさらに向上させるためには有効である。
【００６３】
また、表面層と光導電層の界面を、表面層に含まれる原子の中から選択される１つ以上の原子の含有量が光導電層に向かって減少するように連続的に変化させても良い。これにより表面層と光導電層の密着性を向上させ、界面での光の反射による干渉の影響をより少なくすることができる。
【００６４】
＜下部電荷注入阻止層＞
本発明の電子写真感光体においては、導電性基体と光導電層との間に、導電性基体側からの電荷の注入を阻止する働きのある下部電荷注入阻止層を設けるのが一層効果的である。即ち、下部電荷注入阻止層は光受容層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、導電性基体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能は発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、下部電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。
【００６５】
下部電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御する原子は、層中に均一に分布されても良いし、あるいは層厚方向には均一含有されてはいるが、不均一に分布する状態で含有している部分があってもよい。分布濃度が不均一な場合には、導電性基体側に多く分布するように含有させるのが好適である。
【００６６】
しかしながら、いずれの場合にも導電性基体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で含有されることが画面内方向における特性の均一化をはかる点からも必要である。
【００６７】
下部電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御する原子としては、第13族原子および第15族原子を用いることができる。
【００６８】
さらに、下部電荷注入阻止層には、炭素原子、窒素原子および酸素原子の少なくとも１種を含有させることにより、下部電荷注入阻止層に直接接触して設けられる他の層との間の密着性を向上できる。
【００６９】
下部電荷注入阻止層に含有される炭素原子、窒素原子および酸素原子の１つ以上の原子は、層中に均一に分布されても良いし、あるいは層厚方向には均一に含有されてはいるが、不均一に分布する状態で含有している部分があってもよい。しかしながら、いずれの場合にも導電性基体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で含有されることが面内方向における特性の均一化をはかる点からも必要である。
【００７０】
下部電荷注入阻止層の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは0.1〜10μｍ、より好ましくは0.3〜５μｍ、さらに好ましくは0.5〜３μｍとされる。層厚が0.1μｍより薄くなると、導電性基体からの電荷の注入阻止能が不十分となる場合があり、十分な帯電能が得られない場合がある。一方、５μｍより厚くしても実質的な電子写真特性の向上よりも、作製時間の延長による製造コスト増を招く場合がある。
【００７１】
＜上部電荷注入阻止層＞
本発明の電子写真感光体においては、正帯電や負帯電などの帯電極性に応じて、上部電荷注入阻止層を設けることが有効である。
【００７２】
上部電荷注入阻止層は、とくに負帯電電子写真感光体において、上部からの電荷の注入を阻止し、帯電能を向上させると共に、強露光の照射により大量の光キャリアが生成され、この光キャリアが動きやすい部分へと集中して流れ込む現象から、文字部分がぼやけてしまう強露光時の画像流れ、いわゆるＥＶ流れを阻止する役割も果たしている。
【００７３】
本発明の上部電荷注入阻止層は、炭素原子及びシリコン原子を母体とする非単結晶シリコン膜に、第13族原子および第15族原子を所望の量含有させることで、帯電極性と逆極性のキャリアを通過させつつ横流れしない最適な抵抗値に調整することが好ましい。
【００７４】
上部電荷注入阻止層は、a-Ｓi系の材料であればいずれの材質でも可能であるが、例えば、水素原子(Ｈ)及び/又はハロゲン原子(Ｘ)を含有し、更に炭素原子を含有するa-ＳiＣ:(Ｈ,Ｘ)が好ましい。
【００７５】
上部電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。上部電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御する原子は、層中に均一に分布させても良いし、あるいは層厚方向には均一含有されてはいるが、不均一に分布する状態で含有している部分があってもよい。分布濃度が不均一な場合には、表面層側に多く分布するように含有させるのが好適である。
【００７６】
しかしながら、いずれの場合にも導電性基体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で含有されること画面内方向における特性の均一化をはかる点からも必要である。
【００７７】
上部電荷注入阻止層の層厚は、光導電層及び表面層の層厚及び求められる電子写真特性によって総合的に判断して決定すればよい。表面からの電荷注入の阻止能力を十分発揮し、かつ画像品質に影響を与えないように、通常は0.01μｍ〜0.5μｍで設計する。
【００７８】
「本発明に係わる感光体の表面粗さＲaの測定方法」
本発明に係わる感光体の表面粗さＲaは、原子間力顕微鏡(ＡＦＭ:Ａtoｍic Ｆorce Ｍicroscopy)[Ｑuesant社製 Ｑ-SCOPE 250(Ｖersion3.181)]により測定したＡＦＭ観察像から計算した値を用いた。ＡＦＭは、横分解能が0.5nｍ以上、縦分解能が0.01〜0.02nｍあり、従来から広く用いられている表面粗さ計との大きな違いはその高い分解能にある。こうした高い分解能によってはじめて、基体形状が支配的な数十μｍ〜数百μｍオーダーの巨視的な粗さに影響されず、a-Ｓi膜が持つnｍオーダーの微視的な表面粗さを数値化することが可能となる。
【００７９】
この微視的な表面粗さを再現良く数値化するためには、10μｍ×10μｍの範囲で測定したＡＦＭ観察像を用いることが好ましい。本発明者らが、ＡＦＭ観察像の一辺の長さを示すスキャンサイズを変化させて、a-Ｓi感光体の表面粗さＲaを測定した結果の一例を図９に示す。スキャンサイズを大きくすると、試料基体のうねり、突起などの特異形状、加工形状の影響により、a-Ｓi膜が持つ微細形状が反映され難くなり、逆にスキャンサイズを小さくすると、測定個所の選択バラツキが大きくなる為、本発明は測定の検知能力と安定性の総合的に優れた10μｍ×10μｍ視野で表記した。
【００８０】
さらに、感光体表面の曲率や傾きによる影響を受けないように測定されたＡＦＭ観察像を用いることが好ましい。具体的には、測定されたＡＦＭ観察像に対して、適宜必要な補正を施すことが好ましく、例えばＱuesant社製 Ｑ-SCOPE 250のＴilt Ｒeｍovalにより、Ｐarabolic Ｌine by line補正を行うことが挙げられる。これは、試料の測定面の曲率と傾きを除去し平坦化するものであり、円筒形状を持つ感光体表面からa-Ｓi膜が持つ微視的な表面粗さを数値化するのに好適な手法である。
【００８１】
また、本発明の表面粗さＲaは、三次元形状から成るＡＦＭ観察像から計算された値を指す。本発明者らが、三次元形状から成るＡＦＭ観察像から任意の二次元の断面曲線を取り出して二次元形状のＲaを求めたところ、三次元形状から求めたＲaと概ね一致した。しかしながら、測定値の安定性、画像流れ及びクリーニング不良との対応関係の面では、三次元形状から求めたＲaがより好ましい。
【００８２】
ＡＦＭ観察像の一例を図10及び図11に示す。図10は堆積層形成後にとくに後処理を実施していない、感光体表面の10μｍ×10μｍ視野のＡＦＭ観察像、図11は堆積層形成後に後処理として、後述する電子写真感光体表面研磨装置により研磨処理を実施した、感光体表面の10μｍ×10μｍ視野のＡＦＭ観察像である。
【００８３】
「表面粗さＲaの分布の好適な範囲」
こうして数値化された感光体の表面粗さＲa(上記方法で測定された10μｍ×10μｍの範囲における値)は、本願発明においては少なくとも大小の分布パターンが感光体の母線方向に交互に形成されている。
【００８４】
また、この分布パターンが10μｍ以上200μｍ以下の間隔であることが好ましく、80μｍ以上150μｍ以下の間隔であることがより好ましい。これにより本発明の画像流れの防止効果を顕著に得ることができる。
【００８５】
また、Ｒaの値は５nｍ以上100nｍ以下の範囲とし、さらにＲaの最小値を５nｍ以上20nｍ以下、Ｒaの最大値を30nｍ以上100nｍ以下になるように形成されることが好ましく、さらに５nｍ以上20nｍ以下の領域が全体の20％以上、且つ30nｍ以上100nｍ以下の領域が全体の20%以上の面積比率になるように形成されることがより好ましい。これによりクリーニング不良を顕著に防止できる。
【００８６】
さらに支持体の表面形状が母線方向に山と谷から成るうねりを有し、感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaを、支持体の山と谷に合わせて交互に形成し、Ｒaの最小値が該支持体の山部、Ｒaの最大値が該支持体の谷部に存在するように形成することが好ましい。この構成も本発明の画像流れの防止効果をより高めるものである。
【００８７】
「本発明に係わる a-Ｓi感光体製造装置」
次に、本発明に係わる電子写真感光体製造装置及び堆積層形成方法の一例を詳述する。
【００８８】
図６は、電源周波数としてＲＦ帯を用いた高周波プラズマＣＶＤ法(ＲＦ-ＰＣＶＤとも略記する)による電子写真感光体製造装置の一例を示す模式的構成図である。図６に示す製造装置の構成は以下の通りである。
【００８９】
この装置は大別すると、堆積装置3100、原料ガス供給装置3200、反応容器3111内を減圧にするための排気装置(図示せず)から構成されている。堆積装置3100中の反応容器3111内には円筒形導電性基体3112、基体加熱用ヒーター3113、原料ガス導入管3114が設置され、さらに高周波マッチングボックス3115が接続されている。
【００９０】
原料ガス供給装置3200は、ＳiＨ4、ＮＯ、Ｈ2、ＣＨ4、Ｂ2Ｈ6、ＰＨ3等の原料ガスボンベ3221〜3226と各バルブ3231〜3236、3241〜3246、3251〜3256、及びマスフローコントローラー3211〜3216から構成され、各原料ガスのボンベは補助バルブ3260を介して反応容器3111内のガス導入管3114に接続されている。
【００９１】
この装置を用いた堆積層の形成は、例えば以下のように行うことができる。
【００９２】
先ず、反応容器3111内に円筒形導電性基体3112を設置し、不図示の排気装置(例えば真空ポンプ)により反応容器3111内を排気する。続いて、基体加熱用ヒーター3113により円筒形導電性基体3112を所望の温度に制御する。
【００９３】
堆積層形成用の原料ガスを反応容器3111に流入させるには、原料ガスボンベバルブ3231〜3236、反応容器リークバルブ3117が閉じられていることを確認し、又、ガス流入バルブ3241〜3246、ガス流出バルブ3251〜3256、補助バルブ3260が開かれていることを確認して、まずメイン排気バルブ3118を開いて反応容器3111及び原料ガス配管3116の配管内を排気する。
【００９４】
次に、真空計3119の読みが約0.1Ｐa以下になった時点で補助バルブ3260、ガス流出バルブ3251〜3256を閉じる。
【００９５】
その後、原料ガスボンベ3221〜3226より各ガスを原料ガスボンベバルブ3231〜3236を開いて導入し、圧力調整器3261〜3266により各ガス圧を0.2ＭＰaに調整する。次に、ガス流入バルブ3241〜3246を徐々に開けて、各ガスをマスフローコントローラー3211〜3216内に導入する。
【００９６】
以上のようにして成膜の準備が完了した後、以下の手順で各層の形成を行う。
【００９７】
円筒形導電性基体3112が所定の温度になったところでガス流出バルブ3251〜3256のうちの必要なもの及び補助バルブ3260を徐々に開き、ガスボンベ3221〜3226から所定のガスを、ガス導入管3114を介して反応容器3111内に導入する。次にマスフローコントローラー3211〜3216によって各原料ガスが所定の流量になるように調整する。その際、反応容器3111内の圧力が１×103Ｐa以下の所定の圧力になるように真空計3119を見ながらメイン排気バルブ3118の開口を調整する。内圧が安定したところで、周波数13.56ＭＨzのＲＦ電源(不図示)を所望の電力に設定して、高周波マッチングボックス3115を通じて反応容器3111内にＲＦ電力を導入し、グロー放電を生起させる。この放電エネルギーによって反応容器内に導入された原料ガスが分解され、円筒形導電性基体3112上に所定のシリコンを主成分とする堆積層が形成されるところとなる。所望の膜厚の形成が行われた後、ＲＦ電力の供給を止め、流出バルブを閉じて反応容器へのガスの流入を止め、堆積層の形成を終える。
【００９８】
同様の操作を複数回繰り返すことによって、所望の多層構造の光受容層が形成される。それぞれの層を形成する際には必要なガス以外のガス流出バルブはすべて閉じられていることは言うまでもなく、また、それぞれのガスが反応容器3111内、ガス流出バルブ3251〜3256から反応容器3111に至る配管内に残留することを避けるために、ガス流出バルブ3251〜3256を閉じ、補助バルブ3260を開き、さらにメイン排気バルブ3118を全開にして系内を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行う。このとき、必要に応じて、原料ガスのガス種及び流量を連続的に変化させて、それぞれの層を連続形成しても良い。
【００９９】
また、膜形成の均一化を図るために、層形成を行っている間は、円筒形導電性基体3112を駆動装置(不図示)によって所定の速度で回転させることも有効である。
【０１００】
さらに、上述のガス種及びバルブ操作は各々の層の製造条件に従って変更が加えられることは言うまでもない。
【０１０１】
導電性基体の加熱方法は、真空仕様である発熱体であればよく、より具体的にはシース状ヒーターの巻き付けヒーター、板状ヒーター、セラミックヒーター等の電気抵抗発熱体、ハロゲンランプ、赤外線ランプ等の熱放射ランプ発熱体、液体、気体等を温媒とし熱交換手段による発熱体等が挙げられる。加熱手段の表面材質は、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属類、セラミックス、耐熱性高分子樹脂等を使用することができる。
【０１０２】
それ以外にも、反応容器以外に加熱専用の容器を設け、加熱した後、反応容器内に真空中で導電性基体を搬送する方法が用いられる。
【０１０３】
以上の様な方法により製造される電子写真感光体は、製造条件を適宜選択することで、本発明に好適な表面粗さに制御することが可能となる。
【０１０４】
例えば、感光体の表面粗さを制御するためには、高周波電力及び電力周波数、ガス流量、圧力、基板温度、膜厚等の各パラメーターを調整することが有効である。また、高周波電力をパルス変動することも有効である。
【０１０５】
一般に、表面粗さＲaの大きい堆積層表面を形成するための条件としては、堆積層の成長表面に到達する層形成の前駆体が十分に表面拡散しない場合、或いは前駆体の到達量が多く表面拡散する時間が十分に得られない場合、気相重合反応が起き易い条件で堆積層の形成を行い、気相中で発生した重合体を取り込みながら堆積層が形成される場合、等が挙げられる。具体的には、高周波電力を大きくする、電力周波数を高くする、ガス流量を増加する、圧力を大きくする、基板温度を低くする、膜厚を増加する、等が表面粗さＲaを大きくする上で有効である。しかしながら、このような製造条件下では堆積層の品質低下につながる場合もあり、堆積層の品質をできる限り低下させないように製造条件の各パラメーターを調整することが必要不可欠となる。
【０１０６】
また、このような表面粗さＲaの大きい感光体を形成するための製造条件は、その効果を考えると感光体膜厚の大部分を占める光導電層に採用することが好ましいが、電子写真特性への影響が少ない阻止層や表面保護層においてのみ表面粗さＲaを制御する条件を採用しても良い。
【０１０７】
さらに、同じく電子写真感光体製造装置を用いて、エッチングガスやプラズマを用いたエッチング処理を行うことにより、感光体作成後に表面粗さＲaの分布を制御することが可能である。
【０１０８】
さらに、本発明者らが鋭意検討した結果、感光体の表面粗さＲaを広範囲に渡って制御するためには、グロー放電を生起させるための高周波電力の電力周波数を、ＶＨＦ帯(50〜450ＭＨz)とすることがとくに有効であることが分かった。
【０１０９】
図７は、電源周波数としてＶＨＦ帯を用いた高周波プラズマＣＶＤ法(ＶＨＦ-ＰＣＶＤとも略記する)による電子写真感光体製造装置の一例を示す模式的構成図である。この製造装置は少なくとも、円筒形導電性基体401を内包できる減圧可能な反応容器402、前記反応容器402内に原料ガスを供給するための原料ガス導入管417及び前記原料ガスを分解するための電力を導入するカソード414からなる堆積装置400、前記反応容器402内に原料ガスを供給する原料ガス供給装置404、前記反応容器402内を排気する排気システム405及び前記カソード414に電力を供給する電力供給装置406からなる。
【０１１０】
まず、加熱工程として、反応容器402内に円筒形導電性基体401を設置し、排気ポンプ407によって排気口419を介して反応容器402内を排気し、所望の真空度まで排気が完了した後、不活性ガス、例えばＨeガスやＡrガスを原料ガス供給装置404内のマスフローコントローラーによって所定の流量で反応容器402内に供給する。そして、排気ポンプ407の排気速度を調整することによって、反応容器402内を所望の圧力に制御する。反応容器402の内圧が所望の圧力に設定した後に、基体加熱用ヒーター403によって円筒形導電性基体401を所望の温度まで加熱を行う。なお、堆積層形成中も堆積層形成に必要な所望の温度に保持し続ける。
【０１１１】
以上の手順により加熱工程が終了した後、続いて堆積層形成工程を行う。反応容器402内の不活性ガスを排気ポンプ407によって排気した後、排気バルブ408を閉じ、メイン排気バルブ409を開け、スロットルバルブ410の開度を全開にして油拡散ポンプ411及びロータリーポンプ412によって反応容器402内を例えば１×10-3Ｐaの真空度まで排気を行う。続いて反応容器402内に原料ガス供給装置404によって、各原料ガスを各供給配管に設置されたマスフローコントローラーによって、所定の流量で供給する。スロットルバルブ410の開度を調節し、排気速度を調整することで、反応容器402の内圧を所望の圧力に制御する。反応容器402の内圧が安定したところで、高周波電力源413からカソード414にマッチングボックス415を介して電力の供給を行い、反応容器402内にグロー放電を生起させる。この放電エネルギーによって、反応容器402内に導入された原料ガスが分解され、円筒形導電性基体401上に所定の堆積層が形成される。なお、堆積層の基体周方向の均一性を向上させるために、堆積層形成中、駆動部418を介してモーター416によって基体401を所定の速度で回転させる方法が有効であり、この操作によりa-Ｓi感光体の周方向むらは許容可能な範囲内に低減することが容易に可能となる。こうして、堆積層が所望の膜厚に到達したらカソード414に印加している電力の供給を停止し、原料ガス供給装置404からの原料ガスの供給を停止することで堆積層の形成を終える。
【０１１２】
同様の作業を複数回続けて行うことによって多層構造を持つ堆積層を形成すことが可能になる。
【０１１３】
以上の様な方法により製造される電子写真感光体は、同じく製造条件を適宜選択することで、本発明に好適な表面粗さに制御することが可能となる。
【０１１４】
「本発明に係わる電子写真感光体表面研磨装置」
本発明に好適な表面粗さＲaの分布を得るために、堆積膜を形成した後に、後処理として、電子写真感光体表面研磨装置による研磨処理を施すことが有効である。研磨処理によれば、感光体特性・生産性を大幅に低下させることなく、本発明の効果を容易に得ることができる。
【０１１５】
以下に、本発明に好適な電子写真感光体表面研磨装置の一例を詳述する。
【０１１６】
図４は、電子写真感光体表面研磨装置の一例を示す模式的構成図である。図４において、200はa-Ｓi感光体、201は弾性支持機構、具体的には空気圧ホルダーで、本実験ではブリヂストン社製空気圧式ホルダー(商品名:エアーピック、型番:ＰＯ45ＴＣＡ＊820)を用いた。203は研磨テープであり、202は研磨テープ203を巻回してa-Ｓi感光体200に押圧させるための加圧弾性ローラー、204は送り出しロール、205は巻き取りロール、206、207はそれぞれ、定量送りだしロール、キャプスタンローラである。
【０１１７】
加圧弾性ローラー202は、図５に示すように芯金2021上に可撓性部材としてのゴム2022を形成することにより作成される。ゴムはネオプレン(登録商標)ゴム、シリコンゴム、ポリウレタンゴム、エチレン・プロピレンゴムなどの材質からなり、ＪＩＳゴム硬度20〜80が好適であり、ＪＩＳゴム硬度30〜60が更に好適である。
【０１１８】
また、加圧弾性ローラー202の形状は、直径が軸方向に均一な円筒状のものでもよいが、感光体母線方向に均一な処理を行うために、中央部の直径が両端部より太いものが好ましく、直径差が0.01〜0.6ｍｍ、更には0.02〜0.4ｍｍが好適である。
【０１１９】
さらに、回転する感光体200に対して、加圧弾性ローラー202を49〜2453kＰa(0.5〜25kgf/cｍ2)、更に好ましくは98〜981kＰa(１〜10kgf/cｍ2)に加圧しながら、研磨テープ203を送り感光体表面の研磨を行う。
【０１２０】
感光体の回転数は、感光体の表面性や研磨傷の発生等を考慮しながら適宜調整すれば良いが、10〜500rpｍ、更には20〜200rpｍが好適である。
【０１２１】
研磨テープ203は、通常ラッピングテープと呼ばれるものが好ましく、砥粒としては炭化珪素(ＳiＣ)、酸化アルミ(Ａl2Ｏ3)、α酸化鉄(Ｆe2Ｏ3)、酸化クロム(Ｃr2Ｏ3)、ダイヤモンド(Ｃ)、シリカ(ＳiＯ2)などが用いられる。また、砥粒の粒径は、所望の感光体表面粗さと研磨処理時間を考慮しながら適宜選択すれば良いが、0.1〜100μｍ、更には１〜20μｍが好適である。
【０１２２】
研磨テープ203は、一般によく知られた塗布方法、例えばドクターブレード(ナイフエッジ)コート法、デップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法等により塗布することが可能である。
【０１２３】
ここでは、富士写真フィルム社製ラッピングテープＬＴ-Ｃ2000(砥粒:炭化珪素(ＳiＣ)、粒径:６μｍ、塗布方法:ドクターブレード(ナイフエッジ)コート法)を用いた。
【０１２４】
研磨テープの送り速度は、感光体の表面性や研磨傷の発生、処理コスト等を考慮しながら適宜調整すれば良いが、１〜500ｍｍ/ｍin、更には10〜100ｍｍ/ｍinが好適である。
【０１２５】
本発明では、感光体母線方向の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaの分布を制御するために、図５(a)に示すような表面に凹凸形状を設けた加圧弾性ローラー202によって研磨を実施した。
【０１２６】
このときに得られる感光体表面を模式的に示す感光体の概略断面図を図１に示す。図中に矢印で示した、感光体表面のＡ領域が10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaが小の部分、Ｂ領域が10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaが大の部分を示す。
【０１２７】
このように、加圧弾性ローラー202表面の凹凸形状を適宜調整することで、感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaの大小を所望の分布に制御し、母線方向に交互に形成することができる。
【０１２８】
また、研磨テープ203表面の母線方向に凹凸形状を設けても、同様に感光体の表面粗さＲaの分布を制御することができる。この場合も同じく、研磨テープ203表面の凹凸形状を適宜調整することで、感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaの大小を所望の分布に制御し、母線方向に交互に形成することができる。研磨テープ203表面の凹凸形状は、前述した塗布方法の工夫により、適宜制御することが可能である。例えば、ワイヤーバーコート法により、研磨テープ203表面に凹凸形状を設けることができる。
【０１２９】
さらに、予め凹凸形状を設けた導電性基体101を用いて感光体を作製し、図５(b)に示すような凹凸のない平滑な加圧弾性ローラー1030によって研磨を実施しても良い。
【０１３０】
このときに得られる感光体表面を模式的に示す感光体の概略断面図を図２に示す。図中に矢印で示した、感光体表面のＡ領域が10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaが小の部分、Ｂ領域が10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaが大の部分を示す。
【０１３１】
この場合、導電性基体101に予め設ける凹凸形状を適宜調整することで、感光体の10μｍ×10μｍの範囲における表面粗さＲaの大小を所望の分布に制御し、母線方向に交互に形成することができる。また、加圧弾性ローラー202のＪＩＳゴム硬度を適宜調整することが好ましい。
【０１３２】
「本発明に係わる電子写真装置」
このように作製した電子写真感光体を用いた本発明の電子写真装置の一例を図８に示す。尚、本例の装置は、円筒状の電子写真感光体を用いる場合に好適なものであるが、本発明の電子写真装置は本例に限定されるものではなく、感光体形状は無端ベルト状等の所望のものであってもよい。また、本例の装置は、デジタル電子写真装置であるが、アナログ電子写真装置であってもよい。
【０１３３】
図８の電子写真装置500において、501が本発明に言うところの電子写真感光体であり、502は感光体501に静電潜像形成のための帯電を行う一次帯電器である。503は静電潜像形成手段(露光装置)であり、露光Ｅの光源には、ハロゲン光源、或いは単一波長を主とする光源を用いる。504は静電潜像の形成された感光体501に現像材(トナー)を供給するための現像器であり、505は感光体表面のトナーを転写材に移行させた上で転写材を分離するための転写・分離帯電器である。
【０１３４】
506は感光体表面の浄化をはかるクリーナーである。本例では感光体表面の均一削除を有効に行うため、前述の如き弾性ローラー5061とクリーニングブレード5062を用いて感光体表面の浄化を行っているが、いずれか一方のみでも差し支えない。
【０１３５】
507は次回の複写動作にそなえて感光体表面の除電を行うための除電光源であり、510は紙等の転写材、509は転写材を送り出すレジストローラー、508は転写材に転写されたトナーを定着させる定着器である。
【０１３６】
このような装置を用い、複写画像の形成は、例えば以下のように行なわれる。まず電子写真感光体501を所定の速度で矢印の方向Ｘへ回転させ、一次帯電器502を用いて感光体501の表面を一様に帯電させる。次に、帯電された感光体501の表面に画像露光Ｅを行い、画像の静電潜像を感光体501の表面に形成させる。そして感光体501の表面の静電潜像が形成された部分に、現像器504の設置部を通過する際に、現像器504によってトナーが感光体501の表面に供給され、静電潜像がトナーによる画像として顕像化(現像)され、更にこのトナー画像は感光体501の回転とともに転写・分離帯電器505の設置部に到達し、ここでレジストローラー509によって送られてくる転写材510に転写されるのである。
【０１３７】
転写終了後、次の複写工程に備えるために電子写真感光体501の表面から残留トナーがクリーナー506によって除去され、更に該表面の電位がゼロ若しくは殆どゼロとなるように除電光源507により除電され、１回の複写工程を終了する。
【実施例】
【０１３８】
以下、本発明を実施例及び比較例に基づき詳細に説明する。
【０１３９】
下記の実施例は、本発明の最良な実施形態の一例であるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【０１４０】
＜実施例１及び比較例１＞
図７に示したプラズマ処理装置を用いて、前記の手順に従い、表１に示す製造条件で、図３(b)に示した電荷注入阻止層、第１及び第２の光導電層、表面層から成る直径80ｍｍの正帯電a-Ｓi感光体を作製した。
【０１４１】
表１に示す製造条件中の「200→20」はガス流量を200ｍl/ｍin(norｍal)から20ｍl/ｍin(norｍal)まで連続的に変化させることを表す。
【０１４２】
【表１】
2005300740.tif 000003
【０１４３】
ここで、作製した感光体表面のＲaを測定したところ、Ｒaは45nｍ程度で全面ほぼ均一であり、これをＲaの大小を形成しない電子写真感光体Ｎo.101とした。
【０１４４】
次に、作製したa-Ｓi感光体に対して、図４に示した電子写真感光体表面研磨装置を用いて研磨処理を実施した。具体的には、図５(a)に示した表面に凹凸形状を設けた加圧弾性ローラー202を用い、図１に概略断面図を示したように、Ｒaの大小を母線方向に交互に形成するとともに、加圧弾性ローラーの凹凸形状の分布を変化させて、図１に示したＲa大小の間隔Ｌが異なる電子写真感光体Ｎo.102〜109を製造した。
【０１４５】
Ｒaの値は、いずれも最大値が45nｍ、最小値が15nｍとした。
【０１４６】
画像評価は、夜間の感光体ヒーターをＯＦＦにしたときの、高温・高湿環境下における画像流れの評価を行った。具体的には、キヤノン製デジタル電子写真装置iＲ-6000(前露光660nｍＬＥＤアレイ、画像露光655nｍレーザー、プロセススピード265ｍｍ/sec)を用い、30℃・80%ＲＨの高温・高湿環境下において、印字率１％と通常より印字率を下げたテストパターンを用いた画像の出力を2.5万枚／日行い、夜間の感光体ヒーターへの通電をＯＦＦにして一晩放置した。翌朝のスタート時に、印字比率4％の文字チャート及び中間調チャートを用い画像を出力した。、この通紙耐久試験を10日間連続して行った。
【０１４７】
表２に、電子写真感光体Ｎo.101〜109の画像流れの評価結果を示す。表２中の評価結果を示す記号は、
◎:文字チャート及び中間調チャートのいずれの場合にも画像流れは認められない。
【０１４８】
〇:文字チャートの場合には画像流れは認められないが、
中間調チャートの場合にはごく一部に画像流れが僅かに認められる。
△:文字チャートの場合には画像流れは認められないが、
中間調チャートの場合には一部に画像流れが認められる。
×:文字チャートの場合にはごく一部に画像流れが認められ、
中間調チャートの場合には一部に画像流れが認められる。
を意味する。
【０１４９】
【表２】
2005300740.tif 000004
【０１５０】
表２の結果より、Ｒaの大小を形成しなかった電子写真感光体Ｎo.101に対して、Ｒa大小を母線方向に交互に形成した電子写真感光体Ｎo.102〜109において、画像流れが良化することが分かった。
【０１５１】
また、Ｒaの大小を母線方向に交互に形成する間隔については、好ましくは10μｍ以上200μｍ以下、さらに好ましくは80μｍ以上150μｍ以下、が好適であることが分かった。
【０１５２】
＜実施例２＞
表１の製造条件を適宜変化させ、実施例１と同様にして作製したa-Ｓi感光体に対して、図４の電子写真感光体表面研磨装置を用いて、図６（a）に示したように凹凸形状を設けた加圧弾性ローラーにより研磨処理を実施し、Ｒaの大小を母線方向に交互に形成した。
【０１５３】
ここで、電子写真感光体Ｎo.201〜206は研磨処理時間を、電子写真感光体Ｎo.207〜211は光導電層の製造条件である高周波電力、ガス流量、及び基板温度を適宜変化させて、Ｒa大小の最大値及び最小値が異なる電子写真感光体Ｎo.201〜211を製造した。Ｒa大小の間隔はいずれも120μｍとした。
【０１５４】
画像評価は、低温・低湿環境下におけるトナー融着及びトナー擦り抜けといったクリーニング特性の評価を行った。
【０１５５】
具体的には、キヤノン製デジタル電子写真装置iＲ-6000を用い、23℃・５%ＲＨの低温・低湿環境下において、印字率１％と通常より印字率を下げたテストパターンを用いた画像出力を2.5万枚／日行い、夜間の感光体ヒーターへの通電をＯＦＦにして一晩放置した。翌朝のスタート時に、ベタ白画像及び中間調チャートを用いて画像を出力した。この通紙耐久試験を10日間連続して行い、ベタ白画像上の黒点の有無、及び中間調画像の濃度むらにより評価した。
【０１５６】
表２に、電子写真感光体Ｎo.201〜211のトナー融着及びトナー擦り抜けの評価結果を示す。表２中の評価結果を示す記号は、◎:非常に優れている、〇:優れている、△:実用上問題なし、を意味する。
【０１５７】
【表３】
2005300740.tif 000005
【０１５８】
表３の結果より、Ｒaの最大値及び最小値については、Ｒaを５nｍ以上100nｍ以下の範囲とし、さらにＲaの最小値を５nｍ以上20nｍ以下、Ｒaの最大値を30nｍ以上100nｍ以下、が好適であることが分かった。
【０１５９】
＜実施例３＞
実施例１と同様にして作製したa-Ｓi感光体に対して、電子写真感光体表面研磨装置を用いて、凹凸形状を設けた加圧弾性ローラーにより研磨処理を実施し、Ｒaの大小を母線方向に交互に形成した。
【０１６０】
但し、加圧弾性ローラーの凹凸形状の分布を変化させて、Ｒa大小の面積比率が異なるようにした。作成した電子写真感光体をＮo.301〜308とした。Ｒa大小の間隔はいずれも120μｍ、Ｒaの値はいずれも最大値が45nｍ、最小値が15nｍとした。
【０１６１】
画像評価は、実施例２と同じく低温・低湿環境下におけるトナー融着及びトナー擦り抜けといったクリーニング特性の評価を行った。
【０１６２】
表４に、電子写真感光体Ｎo.301〜308のトナー融着及びトナー擦り抜けの評価結果を示す。表４中の評価結果を示す記号は、◎:非常に優れている、〇:優れている、を意味する。
【０１６３】
【表４】
2005300740.tif 000006
【０１６４】
表４の結果より、Ｒa大小の面積比率については、５nｍ以上20nｍ以下の領域が全体の20％以上、且つ30nｍ以上100nｍ以下の領域が全体の20％以上が好適であることが分かった。
【０１６５】
＜実施例４及び比較例２＞
予め凹凸形状を設けた導電性基体を用いた以外は実施例１と同様にしてa-Ｓi感光体を作製した。ここで、作製した感光体表面のＲaを測定したところ、Ｒaは45nｍ程度で全面ほぼ均一であり、これをＲaの大小を形成しない電子写真感光体Ｎo.401とし、比較例２とした。
【０１６６】
つぎに、予め凹凸形状を設けた導電性基体を用いた以外は実施例１と同様にして作製したa-Ｓi感光体に対して、図４に示した電子写真感光体表面研磨装置を用いて、図５(b)に示したような凹凸のない平滑な加圧弾性ローラー202によって研磨処理を実施し、図２に示したように、Ｒaの大小を母線方向に交互に形成した。ここで、導電性基体に予め設ける凹凸形状を制御して、図１に示したＲa大小の間隔Ｌが異なる電子写真感光体Ｎo.402〜404を製造した。Ｒaの値はいずれの感光体も最大値が45nｍ、最小値が15nｍとした。
【０１６７】
画像評価は、実施例１と同じく、夜間の感光体ヒーターをＯＦＦにしたときの、高温・高湿環境下における画像流れの評価を行った。
【０１６８】
表５に、電子写真感光体Ｎo.401〜404の画像流れの評価結果を示す。表５中の評価結果を示す記号は、
◎: 文字チャート及び中間調チャートのいずれの場合にも画像流れは認められない。
×: 文字チャートの場合にはごく一部に画像流れが認められ、
中間調チャートの場合には一部に画像流れが認められる。
を意味する。
【０１６９】
【表５】
2005300740.tif 000007
【０１７０】
表５の結果より、Ｒaの大小を形成しなかった電子写真感光体Ｎo.401に対して、予め凹凸形状を設けた導電性基体を用いてa-Ｓi感光体を作製後、研磨処理の実施によりＲaの大小を母線方向に交互に形成した、電子写真感光体Ｎo.402〜404において、画像流れがより顕著に良化することが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明に係わる電子写真感光体の母線方向の表面形状を模式的に示す概略断面図である。
【図２】本発明に係わる電子写真感光体の母線方向の表面形状を模式的に示す概略断面図である。
【図３】本発明に係わる電子写真感光体の層構成を模式的に示す概略断面図である。
【図４】本発明に係わる電子写真感光体表面研磨装置の一例を示す模式的構成図である。
【図５】本発明に係わる電子写真感光体表面研磨装置に使用する加圧弾性ローラーの一例を示す模式的構成図である。
【図６】本発明に係わるＲＦ-ＰＣＶＤによる電子写真感光体製造装置の一例を示す模式的構成図である。
【図７】本発明に係わるＶＨＦ-ＰＣＶＤによる電子写真感光体製造装置の一例を示す模式的構成図である。
【図８】本発明に係わる電子写真感光体を搭載したデジタル電子写真装置の一例を示す模式的構成図である。
【図９】本発明に係わるＡＦＭ観察における測定条件を説明する図である。
【図１０】本発明に係わる電子写真感光体表面の一例を示す10μｍ×10μｍ視野のＡＦＭ観察像である。
【図１１】本発明に係わる電子写真感光体表面の一例を示す10μｍ×10μｍ視野のＡＦＭ観察像である。
【符号の説明】
【０１７２】
100‥‥電子写真感光体
103‥‥光導電層
200‥‥a-Ｓi感光体
Ａ‥‥表面粗さＲaが小の部分
Ｂ‥‥表面粗さＲaが大の部分
Ｌ‥‥表面粗さＲaの変化の繰り返し単位
【図１】
2005300740.tif 000008
【図２】
2005300740.tif 000009
【図３】
2005300740.tif 000010
【図４】
2005300740.tif 000011
【図５】
2005300740.tif 000012
【図６】
2005300740.tif 000013
【図７】
2005300740.tif 000014
【図８】
2005300740.tif 000015
【図９】
2005300740.tif 000016
【図１０】
2005300740.tif 000017
【図１１】
2005300740.tif 000018